Теодор Х. Майман увійшов в історію як фізик, якому вперше у світі вдалося отримати лазерний ефект на твердотілому активному елементі. У створеному ним лазері активною речовиною служив рубіновий циліндричний стрижень, а збудження здійснювалося за допомогою оптичного розжарювання. Для забезпечення енергетичних рівнів у кристалі рубіна, лампи працювали у режимі надяскравих коротких спалахів, що забезпечувало імпульсний режим роботи лазера. Дізнавайтесь більше про три відомі винаходи Ілона Маска. Далі на i-los-angeles.
Біографія
Теодор Майман народився у Лос-Анджелесі, Каліфорнія. Але батьки майже відразу після його народження переїхали до Денвера, штат Колорадо, де його батько Абе, інженер-електрик та винахідник, отримав роботу у телефонній компанії “Mountain States”. Абе Майман завжди облаштовував невелику електронну лабораторію або у підвалі, або на горищі сімейного будинку. І часто Теодор використовував її для покращення своїх технічних і наукових знань.
З набутими знаннями він влаштувався на свою першу роботу у магазині електроніки, ремонтуючи техніку та радіоприймачі. Коли власник магазину пішов служити в армію під час Другої світової війни, Теодор у віці 13 років взяв на себе управління магазином. У середній школі він продовжував працювати на цій роботі, заробляючи гроші, щоб заощадити на освіту у коледжі. У віці 17 років Теодора зарахували до лав армії США. Його швидко прийняли до армійської навчальної програми з радарів та телекомунікацій – це був досвід, який зміцнив його знання з електроніки. У результаті він написав курсову роботу бакалаврату як з інженерії, так і з фізики в Університеті Колорадо та здобув ступінь бакалавра з інженерної фізики. Звідти він вступив на курси фізики у Стенфорді і був прийнятий на докторську програму з фізики цієї школи.
Вілліс Лемб, фізик-теоретик у Стенфорді, взяв Маймана під своє крило і був його керівником. Лемб потребував допомоги дослідника, який розумів математичні формулювання фізичних гіпотез і міг би перетворити їх на експерименти, щоб довести або спростувати їх обґрунтованість. Майман добре підходив для такого проєкту. Він швидко вивчив вакуумні системи, методи вимірювання вакууму, електричних розрядів та різні види приладів, що використовуються для вимірювання властивостей світла. Всі ці знання пізніше виявилися дуже важливими для його здатності розробляти стратегії розробки лазера.
Майман успішно захистив свою докторську дисертацію у 1955 році, а пізніше того ж року Лемб отримав Нобелівську премію з фізики, частково засновану на лабораторному доказі зрушення Лемба.
У 2006 році Теодор потрапив в автомобільну аварію, в якій його автомобіль був пошкоджений. Фізично з ним, здавалося, нічого не сталося, але травма після нещасного випадку, можливо, спричинила рідкісний розлад під назвою мастоцитоз. Вчений пішов з життя 5 травня 2007 року, залишивши важливу спадщину у вигляді лазера, яка впливає на так багато аспектів людського життя.
Перші виклики
Після навчання Майман переїхав до дослідницьких лабораторій Гьюза у Калвер-Сіті, штат Каліфорнія, щоб працювати у новоствореному відділі атомної фізики. Армійський сигнальний корпус США уклав контракт з Гьюзом на будівництво найсучаснішого мікрохвильового підсилювача, відомого як рубіновий мазер, і Майман був обраний очолити цей проєкт. Наявний мазер був великим пристроєм розміром як кімната з дуже складною системою кріогенного охолодження та величезним електромагнітом вагою майже 2,5 тисячі кілограмів. Попри те, що цей пристрій був великим, важким і дуже дорогим, він не був дуже стабільним. Завдання Маймана полягало у тому, щоб зробити його меншим, легшим, дешевшим та стабільним. За відносно короткий час конструкція мазера на основі рубіна була спрощена, вага була зменшена більш ніж у 200 разів, потужність мікрохвильової печі була збільшена.
Як винайшли лазер?
Можливість стимульованого випромінювання була вперше висунута Альбертом Ейнштейном у 1917 році. Це вимагало електронної “інверсії населення” — контрінтуїтивний стан, в якому атоми більше знаходяться у збудженому стані, ніж у стані нижчої енергії.
Кілька груп першокласних вчених у Сполучених Штатах та по всьому світу забезпечили щедре фінансування та почали свою роботу з виготовлення лазера. Найактивнішими були Колумбійська радіаційна лабораторія (Таунс), “Bell Telephone Laboratories” (кілька лазерних команд), “TRG”, Массачусетський технологічний інститут та інші. Майман все ще закінчував свій проєкт “Ruby Maser”, коли лазерні перегони почались. Повернувшись у серпні 1959 року до своїх попередніх ідей щодо виготовлення лазера, він вже на вісім місяців відставав від конкурентів. Тож вирішив звернутись до менеджерів “Hughes”, шукаючи фінансування для розробки лазера, адже таку підтримку було легко забезпечити. Вони дали йому 50 000 доларів, одного техніка на неповний робочий день і девʼять місяців на роботу над лазером. На відміну від цього, лабораторії-конкуренти почали працювати раніше, а деякі мали бюджети у мільйони доларів і значні команди дослідників.
Практичний досвід Маймана з попереднім проєктом диктував кілька моментів: дизайн повинен бути простим, не використовувати кріогенне охолодження та спиратися на легкодоступні компоненти та матеріали. І Майман був упевнений; він добре знав оптичні властивості синтезованого рожевого рубіна і серйозно вважав його потенційним лазерним середовищем. Майман не був збентежений зневажливими коментарями інших науковців про рубін і вирішив продовжити свій підхід. Він переробив розрахунки щодо властивостей рубіна і підтвердив свою попередню теорію. Вихідний слід почав зростати у піках інтенсивності, і початковий час розпаду швидко зменшився. Так народився лазер. Щоб підтвердити, що це дійсно була лазерна дія, дослідники зробили додаткові вимірювання спектральної ширини випромінюваного світла. Майман отримав доступ до вузькоспеціалізованого, дорогого спектрографа з високою роздільною здатністю. Використовуючи його, вони змогли показати, що лише один з двох флуоресцентних режимів, що посилаються на дві спектральні лінії, може бути лазером. Це було те, що Майман передбачив у своїх попередніх розрахунках, і саме цей режим був показаний 1960 року.
За свій внесок у науку Майман отримав низку престижних міжнародних нагород та призів. Першою була Наукова премія Фанні та Джона Герца 1966 року, вручена Майману президентом США Ліндоном Б. Джонсоном. У 1984 році він був нагороджений премією Вольфа. У 1987 році він отримав Японську премію, яка була вручена у присутності імператора Коносуке Мацушіта (засновник “Panasonic Corp.”) у присутності імператора Гірохіто і Фонду премії. Майман був номінований на Нобелівську премію тричі, але не успішно. Він також отримав багато почесних докторських ступенів від видатних університетів по всьому світу.
Чому він досяг успіху?
Коли Теодор спроєктував і побудував, а потім успішно експлуатував свій оригінальний рубіновий лазер, йому знадобилося лише вісім місяців, щоб виконати це завдання, і він зробив це з бюджетом 50 000 доларів. Здатність Теда виконувати інженерні завдання з найпростішими конструкціями була однією з головних причин його успіху.
На додаток до свого глибокого інтелекту, вчений отримав чудове поєднання елементів у своїй освіті. Його неформальна освіта почалася, коли він експериментував у лабораторії свого батька, а пізніше, коли працював ремонтником електроприладів. Його формальна освіта включала як інженерію, так і фізику. Інженерія дала йому основу для ефективного та елегантного дизайну, а фізика забезпечила глибоке та повне розуміння того, що він робить. Його ранній досвід дав йому інтуїтивне відчуття причинно-наслідкового звʼязку, що заощадило Теду час у виборі підходів. Він був цікавий і легко мотивований, а потім наполегливий у досягненні своїх цілей.